DE102008038391A1

DE102008038391A1 - Bohranlage und Montageverfahren für diese

Info

Publication number: DE102008038391A1
Application number: DE102008038391A
Authority: DE
Inventors: Andreas Beck; Christian Kerschl
Original assignee: Max Streicher & Co KGaA GmbH
Current assignee: Max Streicher & Co KGaA GmbH
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2010-02-25
Also published as: EA021244B1; WO2010020215A2; EP2337922B1; EA201100381A1; BRPI0917282A2; WO2010020215A3; US20110247290A1; WO2010020215A8; MX2011001921A; EG26514A; EP2337922A2; US8393416B2

Abstract

Es wird eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem mit einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast vorgesehen, der in einer solchen Weise errichtbar ist, dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt wird. Ein erfindungsgemäßes Montageverfahren für einen zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast umfasst folgende Schritte: Fixieren eines Vorschubschlittens, Vorsehen eines Mastsegments unterhalb des Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen des Mastsegments durch den Vorschubschlitten. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Hilfseinrichtungen zum Errichten des Bohrmastes verzichtet werden und eine Platzersparnis umgesetzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohranlage bzw. Bohrvorrichtung, insbesondere eine Tiefbohrvorrichtung, die im Offshore-Bereich zum Einsatz gelangt, und ein Montageverfahren für diese, wobei der Einsatz dieser Tiefbohrvorrichtung bevorzugt beim Vertikalbohren zur Erschließung von Lagerstätten erfolgt. Der Begriff „Lagerstätte” beinhaltet dabei insbesondere das Vorkommen eines Stoffes in flüssiger, gasförmiger oder fester Form oder das Vorliegen von energetisch nutzbaren Verhältnissen in geologischen Strukturen, insbesondere in Bezug auf Erdöl, Erdgas und geothermische Energie.
Stand der Technik
Das Vertikalbohren gelangt zur Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern aber auch bei der Gewinnung geothermischer Energie zum Einsatz. Aus dem Stand der Technik ist eine Vertikalbohranlage vom Typ VDD 370 der Max Streicher GmbH & Co. KG aA bekannt, die in 1 beispielhaft wiedergegeben ist und nachfolgend kurz beschrieben ist.
Der Bohrmast 1 ist an einem Schwenklager 2 gelagert, um in Bezug auf die Bohrplattform 4 verschwenkbar zu sein. Dadurch lässt sich eine einfache und sichere Montage des Bohrmastes 1 umsetzen. An den Bohrmast 1 ist ein vertikal beweglicher Vorschubschlitten 6 befestigt, der ein Aufnahmevorrichtung 8 für Bohrstangen aufweist. Die Bohrstangen 10 werden über einen Pipehandler 12 zugeführt und an der Aufnahmevorrichtung 8 befestigt und anschließend in das Bohrloch eingebracht. Die Bohrplattform 4 ist auf einem Unterbau 14 angeordnet, der eine Mehrzahl von Segmenten 16 aufweist, die nebeneinander und übereinander gestapelt sind.
Eine derartige Anlage ist in den PCT-Anmeldungen PCT/EP2005/000452 , PCT/EP2005/000453 , PCT/EP2005/000454 und PCT/EP2005/000455 beschrieben. Ein Einsatz dieser Bohranlage ist auch im Offshore-Bereich möglich. Dabei wird die Bohranlage entweder im zusammengebauten Zustand an den Bohrplatz gebracht oder während der Schleppzeit zumindest teilweise zusammengebaut.
Während die genannte Offshore-Bohranlage dafür vorgesehen ist, an einem Standort neu errichtet zu werden, bestehen bei der heutigen Offshore-Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern zunehmend Probleme darin, dass die Bohranlagen existierender Plattformen technisch veraltet und häufig nicht mehr in Betrieb genommen werden können, jedoch die Ausbeutung unter Verwendung bestehender Bohrlöcher gewünscht wird.
Der Abbau vorhandener Bohranlagen und die Neuerrichtung von Bohranlagen ist zeit- und kostenintensiv, insbesondere aufgrund der großen, über See mit Spezialschiffen zu verbringenden Bestandteile der Bohranlage und der Vielzahl an auszuführenden Verbindungsvorgängen, insbesondere von Schweißvorgängen.
Darüber hinaus sind Platzbegrenzungen, insbesondere bei der Errichtung von neuen Bohrmasten, auf bestehenden Plattformen vorhanden. Wenn ein teleskopartiger Bohrmast verwendet wird, ergeben sich Nachteile bei der gleichmäßigen Führung eines Vorschubschlittens und in Bezug auf die Stabilität unter schwierigen Witterungsverhältnissen
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bohranlage vorzusehen, mit der ein ein schneller Transport und ein schneller Zusammen- und Abbau möglich sind und die den strengen Sicherheitsvorschriften bei Offshore-Bohranlagen, beispielsweise in Bezug auf den Norsok-Standard, Rechnung tragen. Darüber hinaus soll ein Montageverfahren für eine derartige Bohranlage vorgesehen, durch das ein schnelles und sicheres Errichten und Abbauen der Bohranlage ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Bohranlage nach Anspruch 1 und Montageverfahren nach Anspruch 7 und 11 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem, mit einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast vorgesehen, der in einer solchen Weise errichtbar ist, dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt wird. Dadurch kann eine Bohranlage auch auf engem Raum realisiert werden und kann das Errichten des Bohrmastes mit geringem Platzbedarf erfolgen. Aufgrund der Verwendung des Vorschubschlittens zur Aufwärtsbewegung kann auf eine Krananlage zur Errichtung des vollständigen Bohrmastes verzichtet werden und können somit Kosten eingespart werden.
Es wird bevorzugt, dass das mittels des Vorschubsschlittens aufwärts bewegbare Segment zumindest eine Zahnstange zum Eingriff mit dem Vorschubschlitten aufweist. Dadurch kann mit geringem mechanischem Aufwand unter Verwendung von zum Beispiel Zahnrädern am Vorschubschlitten die Aufwärtsbewegung des Segmentes erfolgen und kann somit auf zusätzliche Einrichtungen zur Errichtung des Bohrmastes verzichtet werden.
Der Bohrmast kann an einem Unterbau angebracht sein und zumindest ein Segment vor der Aufwärtsbewegung mittels des Vorschubschlittens in den Unterbau einbringbar sein. Somit ist die erfindungsgemäße Bohranlage nicht nur bei einem Vorsehen des Bohrmastes oberhalb eines Extra-Zwischendecks einsetzbar, sondern kann auf einer bestehenden Bohrplattform ein Unterbau vorgesehen werden, in dem das Segment vor seiner Aufwärtsbewegung einbringbar ist. Somit bedarf es zur Errichtung des Bohrmastes lediglich der Grundfläche des Unterbaus.
Der Unterbau kann eine Aussparung ausweisen, in die ein Mastsegment einbringbar ist und oberhalb von der das Mastsegment am Unterbau befestigbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass sich bereits beim Einbringen des Mastsegmentes dieses unterhalb der späteren Position befindet und ein Verschieben des Vorschubschlittens zusammen mit dem Mast zum vollständigen Errichten des Bohrmastes vermieden wird.
Der erfindungsgemäße Bohrmast weist bevorzugt vier Mastsegmente auf, von denen zumindest drei durch den Vorschubschlitten aufwärts bewegbar sind. Diese Unterteilung des Mastes ermöglicht es, dass eine einfache Transportierbarkeit des Bohrmastes, beispielsweise mit einer Massenbegrenzung von bzw. gleich 25 Tonnen, stärker bevorzugt 22 Tonnen, bzw. 17 Tonnen, 15 Tonnen und am stärksten bevorzugt 11 Tonnen umgesetzt werden kann und neben einer einfachen Montage des Bohrmastes ein einfacher Transport der Bohrsegmente zur Bohrplattform umsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird ein Montageverfahren für einen zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast vorgesehen, das die Schritte aufweist: Fixieren eines Vorschubschlittens, Vorsehen eines Mastsegment unterhalb des Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen des Mastsegments durch den Vorschubschlitten. Auf diese Weise ist ein einfaches Montageverfahren für den Bohrmast bei geringem Platzbedarf und ohne zusätzliche Einrichtungen umsetzbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Montageverfahren wird bevorzugt, dass vor dem Vorsehen des nachfolgend als zweites Mastsegment bezeichneten Mastsegments ein erstes Mastsegment am Vorschubschlitten angebracht wird. Dieses Mastsegment kann auf beliebige Art am Vorschubschlitten angebracht werden, beispielsweise durch eine Krananlage, die aufgrund der geringen Höhe des Mastsegments nur eine geringe Höhe aufweisen muss und nur eine geringe Tragkraft haben muss. Das erste Segment kann auch auf beliebige Art zum Vorschubschlitten geführt werden. Dadurch lässt sich ein einfacher Zusammenbau bei geringem Platzbedarf umsetzen.
Es wird bevorzugt, wenn der Bohrmast an einem Unterbau montiert wird und vor dem Schritt des Fixierens des Vorschubschlittens der Unterbau vorgesehen wird, an dem der Bohrmast anschließend fixiert wird. Auf diese Weise kann alternativ zum Vorsehen eines Bohrmastes oberhalb eines Extra-Zwischendecks ein Unterbau vorgesehen werden, so dass die Montage des Bohrmastes komplett oberhalb der Bohrplattform erfolgen kann. Somit kann eine Vielzahl an konstruktiven Besonderheiten der Bohrplattform Rechnung getragen werden.
Das Aufwärtsbewegen des Mastsegments kann über zumindest an einem Mastsegment angebrachte Zahnstangen ausführbar sein. Somit kann durch einfache mechanische Kraftübertragungseinrichtungen ein Errichten des Mastes umgesetzt werden.
Der Unterbau ist vorzugsweise in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar. Somit kann auch ein mobiler Bohrmast mit einem einfachen und platzsparenden Errichtungsvorgang aufgebaut werden.
Erfindungsgemäß wird ein Montageverfahren vorzugsweise als Weiterführung des vorstehend beschriebenen Montageverfahrens für einen zumindest zwei Etagen aufweisenden Unterbau einer Bohranlage vorgesehen sein, bei der der Unterbau in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar ist und bei dem der Unterbau etagenweise aus Einzelelementen zusammengebaut wird, deren jeweilige Masse ein Massengrenzwert von unterhalb von bzw. gleich 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreitet. Der modulare Aufbau im Zusammenhang mit einem einfachen Errichtungsverfahren für den Bohrmast erlaubt ein kostengünstiges Zusammensetzen der Bohranlage und vorzugsweise gleichzeitig einen platzsparenden und kostengünstigen Errichtungsvorgang für den Bohrmast.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der Unterbau etagenweise zusammen mit einer gemeinsamen mit dem Unterbau in zumindest eine Richtung gemeinsam verschiebbaren hydraulischen Versorgungseinrichtung zusammengebaut wird. Das etagenweise Errichten ermöglicht einen schnellen Errichtungsvorgang für die Bohranlage, da gleichzeitig an unterschiedlichen Abschnitten im Unterbau bzw. in der hydraulischen Versorgungseinrichtung Arbeiten ausgeführt werden können. Statt oder in Ergänzung zur hydraulischen Versorgungseinrichtung können auch Spülungspumpen und/oder eine Spülungsaufbereitungseinrichtung und/oder der Spülungstank zusammen mit dem Unterbau verschiebbar sein. Somit kann eine kompakte Anlage umgesetzt werden, bei der wichtige Funktionselemente auch bei einer Verschiebung des Bohrmastes den gleichen Standort zum Bohrmast behalten.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine Bohrvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt,
2 eine schräge Draufsicht von links der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bohranlage zeigt,
4 eine Ansicht von links auf die erfindungsgemäße Bohranlage zeigt,
5 eine Ansicht von vorn auf die erfindungsgemäße Bohranlage zeigt,
6 einen Ausschnitt einer Ansicht von links der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
7 einen Ausschnitt der Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bohranlage zeigt,
8 eine Ansicht des oberen Mastendes mit Topdrive und Führung für die Schleppkette der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
9 einen Ausschnitt der Vorderansicht auf die erfindungsgemäße Bohranlage zeigt,
10 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts auf der Vorderansicht der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
11A eine Ansicht von links auf die Spülungsaufbereitung und die Hydraulikaggregate zeigt, 11B eine Draufsicht auf Spülungsaufbereitung und die Hydraulikaggregate zeigt, 11C eine Schnittansicht an der Linie A-A aus 11A zeigt, 11D eine Schnittansicht an der Linie B-B aus 11A und 11E eine Schnittansicht an der Linie C-C in 11A zeigt,
12A eine Schnittansicht durch einen Generator der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt, 12B eine geschnittene Draufsicht auf die Generatoren der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt, 12C eine Schnittansicht an der Linie D-D der Generatoren zeigt und 12D eine Schnittansicht an der Linie E-E in 12B der Generatoren der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
13 eine perspektivische Draufsicht auf den Unterbau von links hinten zeigt,
die 14A–D Montageschritte zum Errichten des Unterbaus, der Spülungsaufbereitung und der Hydraulikaggregate zeigt,
die 15A–C Schritte im Montageverfahren für den Bohrmast zeigen,
die 16A–D Schritte zum Montieren des Pipehandlers, der Kräne und des Racks für die Bohrstangen zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in 2 in der Schrägansicht von links gezeigt.
Die Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage 20 befindet sich auf einer Unterstruktur, z. B. auf einer Bohrplattform 22, die, wie es in 2 gezeigt ist, einen beispielsweise durch Stützen 24 erhöhten Bohrplattformabschnitt 26 haben kann. Die Bohrplattform 22 weist eine Längsrichtung X und eine Querrichtung Y auf. Parallel zur Anordnung der Bohrlöcher befinden sich vorzugsweise 2 Führungsschienen 28a und 28b. Auf den Führungsschienen 28a, 28b befinden sich die Bohreinheit 32 und die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34. Die Einheiten 32 und 34 sind auf den Führungsschienen 28a, 28b in Querrichtung Y verschiebbar ausgebildet.
Das Bohrmodul 32 ist über einen Rahmen 36 auf die Führungsschienen 28a, 28b aufgebracht, auf dem das Bohrmodul 32 in Längsrichtung X der Bohrplattform verschiebbar ist. Auf diese Weise kann die Bohreinheit über einem gewünschten Bohrloch 30 durch Verschiebung sowohl in X- als auch in Y-Richtung positioniert werden. Die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 ist über Rahmenelemente 37a, 37b auf die Führungsschienen 28a, 28b aufgebracht.
Um unterschiedlichen Positionen der Bohrlöcher 30 Rechnung zu tragen, können die Positionen von Bohreinheit 32 und Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 vertauscht werden. In 5 ist eine Vorderansicht der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 in der in 2 gezeigten Position dargestellt. Bei vertauschten Einheiten 32 und 34 befindet sich im Gegensatz zu 5 dann die Bohreinheit 32 auf der linken Seite, während die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auf der rechten Seite angeordnet ist.
Zughörig zu der Bohranlage sind der hydraulische Druckspeicher 38 für den Blow-Out-Preventer, eine elektronische Steuereinrichtung 40, elektrische Energieverteilermodule 42a, 42b und Generatoren 44a und 44b vorgesehen. Der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 wird die elektrische Energie von der elektronischen Steuereinrichtung 40 und den elektrischen Energieverteilermodule 42a, 42b zugeführt.
3 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Tiefbohranlage 20 dargestellt. Wie 3 entnehmbar ist, ändert sich bei einer Bewegung der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auf den Führungsschienen 28, 28b in Y-Richtung der Relativabstand zu den elektrischen Energieverteilermodule 42a, 42b und der elektronischen Steuereinrichtung 40. Zur Berücksichtigung der Änderung dieses Relativabstands werden in der vorliegenden Erfindung nicht dargestellte Führungsketten zum Einsatz gebracht, so dass bei unterschiedlicher Relativposition der Einheiten 32 und 34 auf der Bohrplattform 22 eine sichere Energieversorgung von den Einrichtungen 40, 42a, 42b gewährleistet ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Tiefbohranlage besteht darin, dass diese modular zusammengesetzt ist. Dabei werden Anforderungen an durch Plattformkräne zu bewegende Lasten Rechnung getragen. Beispielsweise kann die obere Grenze für alle zu transportierenden Einzelelemente, aus denen die Bohranlage zusammengesetzt ist, 20 t oder 17 t, 15 t, 13 t, oder bevorzugt 11 t betragen. Das Einhalten der Maximalgrenze für die Masse der Einzelelemente bzw. Module ermöglicht es, dass mit herkömmlichen Plattformkränen die Einzelelemente für die erfindungsgemäße Bohranlage be- und entladen werden können. Darüber hinaus werden zur Verbindung der Einzelelemente mechanische Verbindungseinrichtungen für die Montage auf der Bohrplattform 22 ohne Schweißen bevorzugt.. Der Einsatz herkömmlicher Transportschiffe zum Transport der Einzelelemente ermöglicht ferner, dass die Module auch bei schwierigen Wetterlagen und stärkerem Seegang zur Bohrplattform befördert werden können.
Nachfolgend werden auch unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte Seitenansicht von links, die in 6 gezeigte vergrößerte Darstellung der Seitenansicht von links, die in 5 gezeigte Vorderansicht und die in den 8 bis 10 gezeigten Einzelheiten aus der Vorderansicht aus 5, auf die Draufsicht von 3 und die in 7 gezeigten Einzelheiten dieser Draufsicht aus 3 sowie unter Bezugnahme auf die Detailansichten aus 11 der Aufbau der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 erläutert.
Die Bohreinheit 32 ist in der Gesamtansicht 5 entnehmbar und weist auf dem Rahmen 36 einen Unterbau 46 auf, auf dem sich die 10 entnehmbare Arbeitsbühne 48 befindet. Oberhalb der Arbeitsbühne 48 erstreckt sich von dieser im Wesentlichen senkrecht der Bohrmast 50. Unmittelbar oberhalb der Arbeitsbühne 48 sind Windschutzelemente 52a, 52b vorgesehen
Der Unterbau 46 weist, wie es auch der Ansicht von links hinten aus 13 entnehmbar ist, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 3 Etagen auf, die über Wendeltreppen miteinander verbunden sind. Im Unterbau 46 ist der Blow.out-Preventer 54 angeordnet Der Trip-Tank 56 ist oberhalb des Blow-out-Preventer 54 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Vorsehen des Unterbaus mit 3 Etagen und das Vorsehen von Wendeltreppen zur Verbindung der Etagen beschränkt, sondern es kann eine beliebige, an die Bohranforderungen angepasste Etagenanzahl mit auch beispielsweise einer Leiterverbindung zwischen den Etagen vorgesehen werden.
Der Bohrmast 50 weist in der in 5 gezeigten Ausführung vier Einzelsegemente 58a–d auf, die mechanisch miteinander verbunden sind. Durch die Erfinder wurde herausgefunden, dass diese Unterteilung des Bohrmastes 50 in Segmente für ein Errichten auf Offshore-Plattformen von Vorteil ist. Einzelheiten zum Montageverfahren des Bohrmastes werden weiter unten näher ausgeführt.
Am Bohrmast 50 sind in seiner Längsrichtung Z Zahnstangen 59 und Laufschienen angebracht, an denen ein in 8 näher gezeigter Vorschubschlitten 60 in Längsrichtung Z verfahrbar ist, Dabei wird zumindest ein Zahnrad am Vorschubschlitten 60 durch zumindest einen Vorschubmotor angetrieben. Ferner sind am Vorschubschlitten Haltebremsen ausgebildet, über die der Vorschubschlitten 60 am Bohrmast 50 ortsfest angeordnet werden kann. Der Vorschubschlitten 60 weist ferner einen Drillmotor 62 mit Aufnahmevorrichtung 8 zum Anbringen der Bohrstangen sowie einen Stabschaft 65 mit angebrachtem Elevator 64 auf. Dieser Stabschaft 65 dient zum schnellen Entfernen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch und erneuten Einbringen von diesem bis auf die bereits gebohrte Tiefe. Während des Bohrvorgangs, bei dem das Drehmoment vom Drillmotor 62 über die Aufnahmevorrichtung 8 auf den im Bohrloch befindlichen Bohrkopf aufgebracht wird, wird der Stabschaft 65 mit dem Elevator 64 weggeschwenkt.
Die Leitungen zur Versorgung des Drillmotors 62 und Vorschubschlittens 60 sind an einem Führungselement 70 befestigt, das sich bei am Bohrmast 50 oben befindlichem Vorschubschlitten 60 über das obere Segment 58a des Bohrmastes hinaus erstreckt. Wie es der in 4 gezeigten Ansicht von links entnehmbar ist, weist das Führungselement 70 ein Segment mit einer Längserstreckung in Längsrichtung X auf, wodurch mehrere Hydraulikleitungen für den Drillmotor 62 nebeneinander nur mit geringer gegenseitiger Beeinflussung gehalten werden können.
Wie es den 9 und 10 entnehmbar sind, sind am Bohrmast 50 benachbart zur Arbeitsbühne 48 eine Bohrstangenhandhabevorrichtung 66 und eine Verschraubeinrichtung 68 vorgesehen. An der Arbeitsbühne 48 ist ein nicht dargestellter Keil bzw. ein Keilsystem befestigt, über die/das die bereits in das Bohrloch eingebrachten Bohrstangen während des Verschraubens gehalten werden können. Zum Anbringen einer weiteren Bohrstange wird diese über die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 senkrecht über der in das Bohrloch eingebrachten Bohrstange angeordnet und vermittels der Verschraubeinrichtung 68 verschraubt. Die verschraubten Bohrstangen werden dann über den Drillmotor 62 am Vorschubschlitten 60 angetrieben, so dass die über die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 angebrachte Bohrstange in das Bohrloch einbringbar ist. Die Verwendung der Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 wird detaillierter weiter unten dargestellt.
Das Anbringen der Bohrstangen wird über eine Steuerkabine 72, die benachbart zur Arbeitsbühne 48 vorgesehen ist, überwacht. Die Steuerkabine 72 weist bevorzugt zwei Arbeitsplätze auf, über die die gleichen Bedienaufgaben umsetzbar sind. Diese Redundanz weist auf einen zweiten, optional erzielbaren Vorteil der Erfindung hin, dass bevorzugt zumindest zentrale Einrichtungen bei der erfindungsgemäßen Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage 20 redundant vorgesehen sind, so dass bei dem Ausfall von einer Einrichtung über die zweite Einrichtung mit identischer Grundfunktion der Betrieb der Tiefbohranlage aufrecht erhalten werden kann. Auf diese Weise wird eine hohe technische Gesamtverfügbarkeit der Bohranlage erreicht, was insbesondere bei Offshore-Anlagen von Vorteil ist, wo einmal notwendige Reparaturen immer mit einem großem Zeit- und Kostenaufwand verbunden sind.
Nun wir die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auch in Bezug zur Bohreinheit 32 näher erläutert.
Wie es der Vorderansicht in 9, der Ansicht von links aus 11A und der geschnittenen Draufsicht in 11E entnehmbar ist, sind auf den zwei nebeneinander in einem vorbestimmten Abstand a angeordneten, im Wesentlichen rechteckigen Rahmenelementen 37a, 37b, die sich jeweils in der Längsrichtung X der Bohrplattform 22 erstrecken, vier Quermodule 74a–d vorgesehen, die parallel angeordnet sind. Jedes dieser Quermodule 74a–d weist einen jeweiligen Rahmen 75a–d auf, in den eine jeweilige Spülpumpe 76a–d mit Getriebe eingebracht ist.
Herkömmlicherweise werden weniger als 4 Spülpumpen bei einer Vertikalbohranlage eingesetzt. Im vorliegenden Fall hat es sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, vier Spülpumpen zu verwenden. Aufgrund der von den Erfindern vorgeschlagenen Massenbeschränkung für die Einzelelemente wird jeder der Rahmen 75a–d einzeln und jede der Spülpumpen 76a–d transportiert. Dabei werden die Spülpumpen mit Getriebe vorzugsweise so ausgewählt, dass die jeweilige Pumpenmasse unterhalb der Massenbeschränkung, beispielsweise 11 t liegt. Mit dem Vorsehen von vier Spülpumpen kann darüber hinaus das Konzept der Erfinder, die Einrichtungen bei der Bohranlage redundant auszubilden, umgesetzt werden.
Auf die vier Quermodule 74a–d sind in Längsrichtung X zwei Längsmodule 78a, 78b aufgebracht, in denen sich die Tanks für die Bohrspülung befinden. Eine Schnittansicht der Tanks ist in 11D mit dem Schnitt B-B in 11A wiedergegeben. Auch hier wird die redundante Ausbildung der Einrichtungen bevorzugt. Ferner ist das Vorsehen von zwei Tanks mit unterschiedlichem Fassungsvermögen im Längsmodul 78a und von drei Tanks im Längsmodul 78b nur beispielhaft und es kann eine beliebige Tankkonfiguration, die mit den Spülpumpen 78a–d abgestimmt ist, in den Längsmodulen zum Einsatz gelangen. Die zwei Längsmodule 78a, 78b haben einen Abstand b zueinander und können durch eine Brücke miteinander verbunden sein. Der Abstand b ist durch sicherheitstechnische Überlegungen bedingt. Andrerseits soll eine kompakte Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 vorgesehen sein.
Auf den Längsmodulen 78a, 78b befinden sich zwei Längsmodule 80a, 80b. Im Längsmodul 80a befindet sich, wie es der Schnittansicht A-A in 11C entnehmbar ist, die Siebeinheit, während im Längsmodul 80b die Hydraulikaggregate 82, 84 für den Drillmotor 62, genauer gesagt zum Rotieren und zum Verfahren von Aufnahmevorrichtung 8 und Vorschubschlitten 60, vorgesehen sind.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 ist jedoch nur ein Beispiel und es kann eine beliebige Abwandlung hinsichtlich der Anzahl und der Funktion der Module bzw. Einzelelemente dieser Einheit 34 vorliegen. Zwar ist es unter energetischen Gesichtspunkten günstig, die Hydraulik für den Vorschubschlitten 60 in den obersten Modulen vorzusehen. Doch auch diese kann an beliebiger Stelle in der Einheit 34 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die Spülungsaufbereitung stationär auf der Bohrplattform 22 ausgebildet sein.
In der Ansicht von links in 6 sind die Brücken 87 wiedergegeben, über die die Quermodule 74a–d und die Längsmodule 78a–d zugänglich sind.
Das gemeinsame Vorsehen und das gemeinsame Bewegen der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 stellt einen Unterschied zu herkömmlichen stationären Onshore-Tiefbohranlagen dar, bei denen die Tankanlage, die Spülpumpen und die Hydraulikaggregate zum Antrieb des Topdrives zumindest teilweise stationär in Bezug auf die Bohrplattform 22 untergebracht sind.
Den Hydraulikaggregaten in der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 wird die elektrische Energie von den elektrischen Energieverteilermodule 42a, b und den Generatoren 44a, 44b zugeleitet. Auch ist es möglich, dass Steuersignale für die Hydraulikaggregate in der elektronischen Steuereinheit 40 erzeugt werden und der Einheit 34 zugeführt werden.
Auch die elektrischen Energieverteilermodule 42a, b, die Generatoren 44a, 44b und die elektronische Steuereinheit 40 sind entsprechend der Masseeinschränkung für Einzelelemente der Bohranlage konstruiert. Dieses ist beispielhaft unter Bezugnahme auf einen Generator 44a in den 12A bis 12D gezeigt, wobei 12A eine geschnittene Seitenansicht des Generators 44a darstellt, 12B eine geschnittene Draufsicht, 12C eine Schnittansicht an der Linie D-D in 12A und 12D eine Schnittansicht E-E in 12B.
Herkömmlicherweise sind die Generatoren für Offshore-Anlage als einstückige Module ausgebildet. Bei der vorliegenden Erfindung wurde zum Einhalten der durch die Erfinder als vorteilhaft erkannte Massebeschränkung auf beispielsweise 11 t das Generatormodul 44a in vier Module 86a–d unterteilt. Im Modul 86a sind Wärmetauscher 88 für die Wärmeübertragung von Motor-, Generator-, Diesel- und Restwärme und ein Kraftstofftank 90 vorgesehen. Im Modul 86b befindet sich der Antriebsmotor für den Generator, der ebenfalls so bemessen ist, dass dieser zumindest ohne den Rahmen des Moduls 86b die festgelegte Massengrenze von beispielsweise 11 t nicht überschreitet. Es wird vorzugsweise ein Antriebsmotor mit einer Leistung oberhalb von 1000 kW bevorzugt.
Da, wie es 5 entnehmbar ist, vier Generatoren 44a–d zum Einsatz kommen können, wird somit die Mindestleistung der Generatoren über 4000 kW liegen. Es kann jedoch eine beliebige andere, an die notwendigen Bohrarbeiten angepasste Leistung mit einer beliebigen Anzahl von Generatoren vorgesehen werden. Auch die Generatoren sind bevorzugt redundant ausgebildet, so dass bei Havariefällen das Bohrloch mit verringerter Leistung gesichert werden kann.
Im Modul 86c befindet sich der Generator mit entsprechender Wärmeabführung, während das Modul 86d eine Eingangsschleuse 92 und ein Steuerungsfeld 94 aufweist. Durch diese modulartige Ausgestaltung ist eine Zerlegung in Funktionsblöcke bei gleichzeitiger Sicherstellung einer an die Anforderung von Offshore-Plattformen angepassten Leistung des Generators erfolgt.
In den elektrischen Energieverteilermodule 42a, b, die ebenfalls im Hinblick auf die Massenbeschränkung modular ausgebildet sind, befinden sich elektrische Einrichtungen, um an entsprechenden Anschlüssen die elektrischen Abnehmer der Bohranlage zu speisen, beispielsweise befinden sich dort die Frequenzumrichter für die Hydraulikpumpen in der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 und die Leistungsschalter.
Durch die elektronische Steuereinheit 40 werden die Steuersignale für den Bohrprozess zur Verfügung gestellt und die Signalaufbereitung von und zur Steuerkabine 72 vorgenommen.
In 2 nicht dargestellt ist die Kraftstofftankanlage zu Versorgung der Generatoren. Der Kraftstoff, vorzugsweise Diesel, in den Kraftstofftanks 90 ist lediglich als Tagesreserve vorgesehen. Beispielsweise können Dieseltanks auf der Energieerzeugungsplattform 26 zwischen der Bohreinheit 32 und dem elektrischen Energieverteilermodul 42b vorgesehen sein.
An der Arbeitsbühne 48 ist an der zum Windschutz 52a entgegengesetzten Seite und benachbart zum Windschutz 52b und der Steuerkabine 72 ein Bohrstangen-Rack 96 befestigt, wie es in 2 gezeigt ist. Auf diesem Bohrstangen-Rack 96 befinden sich die Bohrstangen, die an das Bohrloch unmittelbar einzubringen sind. In den Zeichnungen nicht dargestellt ist ein Bohrstangenlager, auf dem eine größere Anzahl an Bohrstangen als auf dem Bohrstangen-Rack, vorzugsweise für eine Vielzahl an Tagen, gelagert ist.
Der Transport der Bohrstangen zwischen dem nicht dargestellten Bohrstangenlager und dem Bohrstangen-Rack erfolgt über einen Kran 100, der vorzugsweise um 360° verschwenkbar ist und der ein Befüllen des Bohrstangen-Racks bei unterschiedlichen Relativpositionen der Bohreinheit 32 auf den Führungsschienen 28a, 28b gestattet. Durch die unter Bezugnahme auf 10 bereits erläuterte Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 erfolgt die Aufnahme der in 9 waagerecht auf dem Bohrstangen-Rack 96 befindlichen Bohrstangen 98, die senkrechte Ausrichtung von diesen und das Verschrauben von diesen vermittels der Verschraubeinrichtung 68 mit dem durch das Keilsystem in Bezug auf die Bohrplattform gehaltenen Bohrgestänge im Bohrloch.
An der Arbeitsbühne 48 ist ferner ein Inspektions- und Wartungskran 102 befestigt, an dem ein Mannkorb 104 anbringbar ist. Auf diese Weise kann das Wartungspersonal schnell zu den gewünschten Orten gelangen.
Wie es 2 und 6 ferner entnehmbar ist, ist auf der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 eine Zugangsplattform 106 mit Treppe 108 vorgesehen, über die die Einheit 34 zugänglich ist. Die Zugangsplattform 108 ist über eine Treppe 110 mit einem Zugang zur Steuerkabine 72 verbunden. Die Treppe 108 ist bevorzugt so angeordnet, dass sich bei einem Verfahren der Einheiten 32 und 34 über die gesamte Länge der Führungsschienen 28a, 28b die Treppe 108 am Kran 100 für die Bohrstangen vorbeibewegen kann. Alternativ dazu kann auch ein zeitweiliges Entfernen des Krans 100 stattfinden, um die Einheiten 32, 34 zu verfahren. Wenn der Einsatz der erfindungsgemäßen Tiefbohranlage nur in einem bestimmten Bereich der Führungsschienen 28a, 28b gewünscht ist, kann der Installationsort von Treppe 106 und Plattform 108 entsprechend angepasst sein.
Wie es insbesondere 6 entnehmbar ist, sind die Brücken 87 und die Plattform 106 mit zugeordneten Treppen einerseits so ausgebildet, dass eine Bewegung über die gewünschte Streckung in Querrichtung Y möglich ist, ohne mit Einrichtungen an oder auf der Plattform zu kollidieren. Andrerseits stellt die Anordnung der Treppen sicher, dass die Einheiten 32, 34 ständig zugänglich sind.
Unter Bezugnahme auf die 14A bis D, 15A bis D und 16A bis D wird nun ein Montageverfahren für die erfindungsgemäße Tiefbohranlage erläutert.
Wie es aus 14A hervorgeht wird nach dem Vorsehen der Führungsschienen 28a, 28b auf dieser der Rahmen 36 für die Bohreinheit 32 und die Rahmenelemente 37a, 37b für die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 aufgebracht. Anschließend werden, wie es aus 14B hervorgeht, auf den Rahmen 36 die erste Etage des Unterbaus 46 sowie auf die Rahmenelemente 37a, 37b die Quermodule 74a–d mit den Spülpumpen 76a–d aufgebracht und mit dem Rahmen 36 bzw. dem jeweiligen Rahmenelement 37a, 37b mechanisch verbunden. Nun wird die zweite Etage des Unterbaus 46 auf die erste Etage aufgebracht und die Längsmodule 78a, 78b mit den Spültanks auf die Quermodule 74a–d aufgebracht und mit diesen mechanisch verbunden. In dem in 14C gezeigten Schritt werden die zwei Längsmodule 80a, 80b mit den Hydraulikaggregaten und den Siebeinheiten auf die Längsmodule 78a, 78b aufgebracht und mit diesen verbunden sowie die dritte Etage des Unterbaus 46 vorgesehen. Wie es aus 14D hervorgeht, wird die Arbeitsbühne 48 auf der dritten Etage des Unterbaus 46 befestigt und die Steuerkabine 72 mit entsprechendem Zugang vorgesehen.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Bohrmast 50 segmentweise durch Aufwärtsschieben am Vorschubschlitten 60 errichtet. Dieses Vorgehen ermöglicht eine sichere Offshore-Errichtung in kurzer Zeit.
Zum Umsetzen dieses Verfahrens ist im Unterbau 46 an der Seite, an der sich oberhalb des Unterbaus später der Mast erstrecken soll, eine Ausnehmung 112 mit an den Mast angepasstem, vorzugsweise rechteckigem Querschnitt im gezeigten Ausführungsbeispiel über alle drei Etagen des Unterbaus 46 vorgesehen. Durch diese Ausnehmung 112 wird ermöglicht, dass die in 5 gezeigten Mastsegmente 58a–e einzeln im Unterbau eingeschoben werden können und von unten durch die Arbeitsbühne 48 ausgeschoben werden können. Um ein Errichten mit Hilfe des Vorschubschlittens 60 umzusetzen, wird der Vorschubschlitten 60 in einem in 15A gezeigten ersten Schritt an einer Befestigungseinrichtung 114 in einer solchen Weise waagerecht befestigt, dass die Ausrichtung den Schlittens in Richtung der X- und Y-Richtung (siehe 2) der späteren Ausrichtung am Bohrmast 50 entspricht.
Die Befestigungseinrichtung 114 weist zwei Vertikalstreben 115a, b zur Aufnahme des Vorschubschlittens 60 und zwei Stützstreben 116a, b zum in Y-Richtung versetzten Abstützen der Vertikalstreben 115a, b auf. Die Vertikalstreben 115a, b sind über in den Fig. nicht gezeigte Verbindungsstreben aneinander befestigt.
In einem zweiten, in 15B gezeigten Montageschritt zum Errichten des Bohrmastes 50 wird das oberste Mastsegment 58a an dem Vorschubschlitten 60 in einer solchen Weise befestigt, dass die untere Fläche des Mastsegmentes 58a in ausreichender Höhe angeordnet ist. Anschließend wird das zweite Mastsegment 58b in die Aussparung 112 des Unterbaus 46 eingebracht und am obersten Mastsegment 58a befestigt. Nun kann der Vorschubschlitten 60 das zweite Mastsegment 58b nach oben schieben, wie es in 15C gezeigt ist, bis die untere Fläche des zweiten Mastsegments 58b passend angeordnet ist. In gleicher Weise wie das zweite Mastsegment 58b können nun, wie es in 15D gezeigt ist, das dritte und vierte Mastsegment 58c, 58d über die Aussparung 112 eingesetzt und den Vorschubschlitten 60 nach oben verschoben werden.
Der Vorteil des vorstehend genannten Errichtungsverfahrens besteht darin, dass der Bohrmast 50 mit dem Vorschubschlitten 60 selbst errichtend ist und keine speziellen Krananlagen zum Errichten des Bohrmasts vorgesehen werden müssen. Das Aufwärtsschieben der Bohrmastsegmente wird platzsparend ausgeführt und kann in kurzer Zeit abgeschlossen sein.
Zur weiteren Montage der Tiefbohranlage werden nun in dem in 16A gezeigten Schritt der Vorschubschlitten 60 am Bohrmast 50 nach oben verschoben und es wird die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 an der Arbeitsbühne 48 vorgesehen. Dann wird entsprechend 16B das Bohrstangen-Rack 96 unterhalb der Handhabevorrichtung 66 an der Bohreinheit 32 befestigt und entsprechend 16C der Kran 100, der Inspektions- und Wartungskran 102 sowie der Windschutz 52a, b, so dass entsprechend 16D die Bohrstangen 98 auf das Bohrstangen-Rack 96 aufbringbar sind.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Reihenfolge des Vorsehens der entsprechend den 16A bis D beschränkt, sondern es kann eine beliebige Reihenfolge bei der Montage realisiert werden.
Auch ist die Erfindung nicht auf das etageweise Errichten beider Module 32 und 34 in den 14A bis D beschränkt, sondern die Module können beispielsweise auch nacheinander etageweise errichtet werden.
Es wird eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem Bohrmast vorgesehen. Diese Bohranlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrmast und/oder die Energieversorgung und/oder die Erzeugungseinrichtung für hydraulische Energie aus Einzelelementen zusammengesetzt ist, deren jeweiligen Massen ein Massengrenzwert von unterhalb von 25 Tonnen nicht überschreiten. Dadurch kann ein schneller Zusammen- und Abbau der Bohranlage ermöglicht werden. Eine Anlage aus Bohrmast und Unterbau lässt sich dabei beispielsweise in zwei oder drei Tagen auf- bzw. abbauen. Als Einzelelemente werden nachfolgend bevorzugt diejenigen Elemente bezeichnet, die zusätzlich beispielsweise auf eine existierende Bohrplattform aufgebracht werden können und die ohne Schweißen, vorzugsweise form- oder kraftflüssig, stärker bevorzugt durch ein Schnellverbindersystem, wie zum Beispiel ein semi automated twist lock bzw. einen Stubverschluß verbindbar sind, um die notwendige Funktion umzusetzen. Mit der Bohranlage werden bevorzugt Gestänge in ein Bohrloch eingeführt, wobei das Bohren mit Einzelbohrstangen bevorzugt ist. Auch kann mit der Bohranlage ein Loch hergestellt und ein Gestänge eingebracht werden oder ein Gestänge in ein bestehendes Loch eingebracht werden. Die Erfindung kann jedoch auf beliebige Bohrverfahren angewendet werden. Die Bohrplattform ist bevorzugt eine Offshore-Bohrplattform, wobei diese beispielsweise auf dem Meeresboden abgestützt sein kann oder schwimmfähig sein kann. Darüber hinaus kann der Bohrmast an einem Unterbau angebracht sein oder es kann ein Extra-Zwischendeck unterhalb des Bohrmastes vorgesehen sein. In dem Platz unterhalb des Bohrmastes ist dann der Blow-out-preventer vorgesehen.
Die Bohranlage kann einen Unterbau aufweisen, an dem der Bohrmast angebracht ist und der zusammen mit dem Bohrmast auf der Bohrplattform zumindest in eine Richtung gemeinsam verschiebbar ist. Dadurch kann eine erhöhte Mobilität des Bohrmastes in Anpassung an einzubringende oder bestehende Bohrlöcher umgesetzt werden. Darüber hinaus kann der Bohrmast mit einem Vorschubschlitten versehen sein, an dem vorzugsweise ein Rotationsantrieb vorgesehen ist und der über einen hydraulischen und/oder elektrischen Antrieb antreibbar ist, der gemeinsam mit dem Unterbau und dem Bohrmast verschiebbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte Baueinheit umsetzen, an der Funktionselemente zur Vornahme des Bohrvorgangs nahe am Bohrmast vorgesehen sind.
Mit dem Bohrmast kann eine hydraulische Versorgungseinrichtung gemeinsam verschiebbar sein, über die beispielsweise ein Vorschubschlitten und/oder eine Bohrstangen-Handhabevorrichtung speisbar ist. Auf diese Weise kann ein Energieverlust verringert werden und kann die gesamte Bohranlage kompakt umgesetzt werden.
Mit dem Bohrmast kann ferner eine Aufnahmeeinrichtung für Bohrstangen und/oder sonstigen Bohrzubehör gemeinsam verschiebbar sein. Dadurch verringern sich die Wege zum Einbringen des Bohrgestänges in das Bohrloch und kann Energie gespart werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführung beträgt die Hakenlast am Vorschubschlitten zumindest 200 amerikanische Tonnen, vorzugsweise ungefähr 400 amerikanische Tonnen. Unter „amerikanischer Tonne” wird die mit tn. sh. abgekürzte Maßeinheit der Masse ”short ton” angesehen, wobei eine tn. sh. 907,1874 Kilogramm entspricht. Somit kann eine hohe Hakenlast bei einer kompakten Gestaltung der Bohranlage realisiert werden und kann dennoch eine gute Beweglichkeit des Bohrmastes sichergestellt werden.
Der Unterbau hat bevorzugt eine Grundfläche von größer gleich 6 m × 6 m und kleiner bzw. gleich 12 m × 12 m. Ein Unterbau mit einer derartigen Grundfläche lässt sich einfach bewegen und auch in einem Rahmen in einer Richtung bewegen, während der Rahmen in einer Richtung senkrecht zu dieser ersten Bewegungsrichtung verschiebbar ist. Auf diese Weise kann auch die Bohranlage bei Bohrlöchern eingesetzt werden, nahe denen Hindernisse angeordnet sind.
Darüber hinaus kann eine Bohrstangen-Handhabeeinrichtung vorgesehen sein, die mit dem Bohrmast gemeinsam verschiebbar ist. Dadurch kann unabhängig von der Position des Bohrmastes durch die Bohrstangen-Handhabeeinrichtung die Bohrstange in das Bohrloch eingebracht werden bzw. aus diesem entfernt werden.
Bei der Bohranlage wird bevorzugt, dass die Bohranlage ortsfest in Bezug auf die Bohrplattform zumindest einen Generator und eine elektrische Einrichtung zum Bereitstellen der Energie aufweist. Diese Energie kann sowohl für elektrische Einrichtungen als auch für hydraulische Einrichtungen, wie zum Beispiel Spülungspumpen, vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Energieerzeugung getrennt vom Bohrmast, der auch verschiebbar ausgeführt sein kann, vorgesehen werden und somit den Energieaufwand zum Verschieben verringert werden und eine sichere Energieerzeugung in einer stationären Anordnung umgesetzt werden.
Darüber hinaus kann bevorzugt werden, dass die stationären und/oder die mobilen Bestandteile der Bohranlage zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus Einzelelementen zusammengesetzt sind, deren jeweilige Masse den genannten Massengrenzwert nicht überschreitet. Somit kann die Bohranlage mit bestehenden Krananlagen auf Plattformen in kurzer Zeit aufgebaut werden. Beispielsweise sind ein Aufbau und eine Inbetriebnahme der gesamten Anlage beispielsweise in sieben oder zehn Tagen möglich. Bei bisherigen Anlagen mit wesentlich größeren Modulen, beispielsweise einem wesentlich schwereren, massiven Bohrmast, sind derartige kurze Aufbau- bzw. Abbauzeiten nicht realisierbar gewesen. Die Einzelelemente können bevorzugt ohne Schweißen miteinander verbunden werden, um auch dem Explosionsschutz auf der Bohrplattform Rechnung zu tragen. Die genannte form- bzw. kraftschlüssige Verbindung ist zu bevorzugen. Der Massengrenzwert beträgt vorzugsweise 22 Tonnen, stärker bevorzugt 17 Tonnen oder 15 Tonnen und beträgt vorzugsweise 11 Tonnen. Diese Werte erlauben den Erfindern die vorstehend genannte kurzen Aufbau- bzw. Abbauzeit für die Bohranlage umzusetzen. Dieser Wert wird auch durch die Hubkraft der daraufbestehenden Bohrplattform vorhandenen Kräne beeinflusst, wobei mit den genannten Werten der Einsatz der Bohranlage auf eine Vielzahl von Bohrplattformen ermöglicht wird.
Der Bohrmast kann auf einem Rahmen in eine erste Richtung verschiebbar und der Rahmen kann auf der Bohrplattform in eine zweite Richtung verschiebbar sein, die zur ersten Richtung im Wesentlichen rechwinklig verläuft. Dadurch ist eine Zweiteilung in Bohrmast und Versorgungsanlagen möglich und kann eine schnelle Verschiebbarkeit des Bohrmastes umgesetzt werden.
Bevorzugt ist der Bohrmast auf den Rahmen in die erste Richtung ohne hydraulische Versorgungseinrichtung verschiebbar und in die zweite Richtung zusammen mit der hydraulischen Versorgungseinrichtung verschiebbar. Dadurch lässt sich der Energieaufwand zum Verschieben in die erste Richtung minimieren und auch ein schnelles Verschieben des Bohrmastes in die erste Richtung umsetzen. Bei der Bohranlage kann die hydraulische Versorgungseinrichtung in Bezug auf die zweite Richtung alternativ an entgegengesetzten Seiten des Bohrmastes angeordnet werden.
Dadurch kann auf konkrete Gegebenheiten der Bohrplattform reagiert werden und können auch Bohrlöcher nahe Hindernissen bedient werden und gleichzeitig ein gemeinsames Verfahren einer hydraulischen Versorgungseinrichtung mit dem Bohrmast umgesetzt werden. Eine derartig flexible Anordnung ermöglicht kurze Einsatzzeiten der Bohranlage auf den Bohrplattformen. In Kombination mit den kurzen Auf- bzw. Abbauzeiten können kurzzeitige Einsätze realisiert werden.
Der Unterbau kann die Höhe von zumindest 2, vorzugsweise 3 Standardcontainern aufweisen, wodurch Standardmaße auch bei der Errichtung des Unterbaus umsetzbar sind.
Der Einsatz der Bohranlage bei einer Offshore-Bohrplattform ist von besonderen Vorteilen, da der Transport von Einzelelementen zu einer derartigen Bohrplattform durch Witterungseinflüsse, die Transportkapazität von Schiffen und die Tragkraft von Kränen entweder auf den Transportschiffen oder auf der Bohrplattform mitbestimmt wird. Standardmaße und die Gewichtsbeschränkung, die bevorzugt auf eine Vielzahl von Einzelelementen angewendet wird, ermöglicht auch den Transport und das Be- bzw. Entladen von Transportschiffen bei ungünstigen Witterungsverhältnissen.
Die Funktionselemente zum Ansteuern, zum Versorgen und zum Betreiben eines Bohrgerätes und/oder der Peripherie sind zumindest teilweise redundant ausgebildet. Dadurch kann die Bohranlage auch bei Ausfall von Einzelelementen noch betrieben werden und kann ein Aufgeben des Bohrloches aufgrund des Steckenbleibens, beispielsweise vom Bohrgestänge, verhindert werden. Ein derartiger Notbetrieb muss nicht mit voller Leistung erfolgen, sondern die Elemente können dahingehend angepasst sein, dass der Betrieb eines jeweiligen Funktionselements eine Grundversorgung des Bohrloches zulässt.
Die Steuereinrichtung zum Überwachen des Bohrvorgangs kann redundant ausgebildet sein, so dass auch bei Ausfall einer Bedienungsperson oder Beschädigung eines Arbeitsplatzes eine Überwachung des Bohrvorgangs möglich ist.
Es wird eine Energieversorgungseinrichtung vorzugsweise für eine Bohranlage, stärker bevorzugt für eine Offshore-Bohranlage vorgesehen, bei der eine Brennkraftmaschine und der Generator in zwei Modulen vorgesehen sind und die jeweilige Masse der Brennkraftmaschine des Generators jeweils einen Massengrenzwert von unterhalb von bzw. gleich 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreitet. Die Trennung von Brennkraftmaschine und Generator ermöglicht es, dass beispielsweise Generatorleistungen von beispielsweise zumindest 500 kVA umsetzbar sind und dennoch ein einfacher Transport der Einzelelemente zu Offshore-Bohrplattformen möglich ist.
Die Module können gasdicht miteinander verbindbar sein, wodurch dem Explosionsschutz Rechnung getragen wird. Optional kann ein weiteres Modul, in dem ein Wärmetauscher und ein Kraftstofftank vorgesehen sind, bei der Energieversorgungseinrichtung vorgesehen sein und ein noch weiteres Modul mit Eingangsschleuse und Steuerungsfeld vorgesehen sein. Alternativ dazu lassen sich diese Module auch in das Modul der Brennkraftmaschine und/oder des Generators integrieren. Eine derartige modulare Unterteilung ermöglicht ein striktes Beachten eines Massengrenzwertes und eine volle Funktionsfähigkeit mit hoher Leistung auf Bohranlagen, bevorzugt Offshore-Bohranlagen.
Es werden ferner Spülungspumpen, vorzugsweise für eine Bohranlage, stärker bevorzugt für eine Offshore-Bohranlage vorgesehen, zum Pumpen der Bohrspülung mit zumindest zwei, vorzugsweise vier Pumpen, deren Masse einen Massengrenzwert von unterhalb von 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreiten, vorgesehen. Dadurch kann eine redundante Ausbildung der Pumpen umgesetzt werden, was einen Notbetrieb der Anlage auch bei einem Teilausfall ermöglicht. Darüber hinaus kann eine einfache Transportierbarkeit der Einzelelemente sichergestellt werden.
Es kann darüber hinaus eine Vorrichtung zum Erzeugen von hydraulischer Energie für einen Top-Drive und/oder eine Handhabevorrichtung vorgesehen werden, wobei die die Vorrichtung bildenden einzelnen Funktionselemente redundant ausgebildet sind. Auf diese Weise kann beispielsweise für eine Bohranlage, bevorzugt eine Offshore-Bohranlage ein Notbetrieb für den Betrieb des Top-Drive und der Handhabevorrichtung umgesetzt werden, um bei einem Teilausfall der Anlage den Betrieb der Anlage sicherzustellen.
Es wird somit eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem, mit einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast vorgesehen, der in einer solchen Weise errichtbar ist, dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt wird. Ein erfindungsgemäßes Montageverfahren für einen zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast sind folgende Schritte vorhanden: Fixieren eines Vorschubschlittens, Vorsehen eines Mastsegments unterhalb des Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen des Mastsegments durch den Vorschubschlitten. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Hilfseinrichtungen zum Errichten des Bohrmastes verzichtet werden und eine Platzersparnis umgesetzt werden.

1: Bohrmast
2: Schwenklager
4: Bohrplattform
6: Vorschubschlitten
8: Aufnahmevorrichtung
10: Bohrstange
12: Pipehandler
14: Unterbau
16: Segment
20: Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage
22: Bohrplattform
24: Stütze
26: erhöhter Bohrplattformabschnitt
28a, b: Führungsschiene
30: Bohrloch
32: Bohreinheit
34: Hydraulik- und Aufbereitungseinheit
36: Rahmen
37a, b: Rahmenelement
38: Druckspeicher BOP
40: elektronische Steuereinheit
42a, b: elektrisches Energieverteilermodul
44a, b: Generator
46: Unterbau
48: Arbeitsbühne
50: Bohrmast
52a, b: Windschutzelement
54: Blow-out-preventer
56: Trip-Tank
58a–e: Einzelsegment
59: Zahnstange
60: Vorschubschlitten
62: Drillmotor
63: Aufnahmevorrichtung
64: Elevator
65: Stabschaft
66: Bohrstangen-Handhabevorrichtung
68: Verschraubeinrichtung
70: Führungselement
72: Steuerkabine
74a–d: Quermodul
75a–d: Rahmen
76a–d: Spülpumpe
78a, b: Längsmodul
80a, b: Längsmodul
82: Hydraulikaggregat
84: Hydraulikaggregat
86a–d: Module
87: Brücke
88: Wärmetauscher
90: Kraftstofftank
92: Eingangsschleuse
94: Steuerungsfeld
96: Bohrstangen-Rack
98: Bohrstange
100: Kran
102: Inspektions- und Wartungskran
104: Mannkorb
106: Zugangsplattform
108: Treppe
110: Treppe
112: Ausnehmung
114: Befestigungseinrichtung
115a, b: Vertikalstrebe
116a, b: Stützstrebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 2005/000452 [0004]
- EP 2005/000453 [0004]
- EP 2005/000454 [0004]
- EP 2005/000455 [0004]

Claims

Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem, mit einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast, der in einer solchen Weise errichtbar ist, dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt wird.
Bohranlage nach Anspruch 1, wobei das mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegbare Segment zumindest eine Zahnstange zum Eingriff mit dem Vorschubschlitten aufweist.
Bohranlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bohrmast an einem Unterbau angebracht ist und zumindest ein Segment vor der Aufwärtsbewegung mittels des Vorschubschlittens in den Unterbau einbringbar ist.
Bohranlage nach Anspruch 3, wobei der Unterbau eine Aussparung aufweist, in die ein Mastsegment einbringbar ist und oberhalb von der das Mastsegment am Unterbau befestigbar ist.
Bohranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit vier Mastsegmenten, von denen zumindest drei durch den Vorschubschlitten aufwärtsbewegbar sind.
Montageverfahren für einen zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast mit den Schritten Fixieren eines Vorschubschlittens, Vorsehen eines Mastsegments unterhalb des Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen des Mastsegments durch den Vorschubschlitten.
Montageverfahren nach Anspruch 6, wobei vor dem Vorsehen des nachfolgend als zweites Mastsegment bezeichneten Mastsegments ein erstes Mastsegment am Vorschubschlitten angebracht wird.
Montageverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Bohrmast an einem Unterbau montiert wird und vor dem Schritt des Fixierens des Vorschubschlittens der Unterbau vorgesehen wird, an dem der Bohrmast anschließend fixiert wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Aufwärtsbewegen des Mastsegments über an zumindest einem Mastsegment angebrachte Zahnstangen ausführbar ist.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Unterbau in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar ist.
Montageverfahren, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 6 bis 10, für einen zumindest zwei Etagen aufweisenden Unterbau einer Bohranlage, bei der der Unterbau in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar ist und bei dem der Unterbau etagenweise aus Einzelelementen zusammengebaut wird, deren jeweilige Masse einen Massengrenzwert von unterhalb von 25 t, vorzugsweise 11 t, nicht überschreitet.
Montageverfahren nach Anspruch 11, wobei der Unterbau etagenweise zusammen mit einer gemeinsam mit dem Unterbau in zumindest eine Richtung gemeinsam verschiebbaren hydraulischen Versorgungseinrichtung zusammengebaut wird.